"Kembali Ke Dasar Elektronika Digital ... "

Selasa, 21 Januari 2014

[TUTORIAL] Jam Digital 6 Digit Dengan IC CMOS





----=== UPDATE KREASI PEMBACA ===---


*) Dari Pembaca blog SMKN2 Yogyakarta




" Jam tanpa micro ...." itulah request dari seorang pembaca dari Bali. Mustahil ? Tidak lahh... Ketika jamannya microcontroller masih di meja desain para engineer, para pelajar dan penghoby elektronika jaman jadul menggunakan IC yang umum dipasaran kala itu, IC TTL atau IC CMOS. Bahkan salah satu buku yg pernah saya baca mengenai dedengkot APPLE "IWOZ" Steve Wozniak menceritakan bagaimana tahun 60-70an sang pioner ini berlomba membuat alat elektronika digital dengan jumlah komponen IC yang paling sedikit. Bayangkan game "BREAKOUT" merupakan cikal bakal masuknya Wozniak dan sebagai "penari latarnya" si Steve Jobs ke dunia gaming dan industri besar ( waktu itu mereka menjualnya ke ATARI ) dengan membuat console game yang seluruhnya disusun dengan IC TTL. Atari mendesain game breakout dengan 150 buah IC dan bos nya yg bernama Nolan Bushnell merasa ini terlalu besar dan menjanjikan hadiah U$700 jika ada yg berhasil membuat game ini dibawah 50 IC . Dan Steve Wozniak berhasil membuatnya dengan hanya 44 IC! 




Steve Wozniak dan Game Komponen Diskrit "Breakout"

Teringat kembali dengan percobaan dadu digital menggunakan ic cmos 4026 yg sangat simple karena berfungsi sebagai counter dan driver 7 segmen, ditambah dengan pembangkit clock 1 hz menggunakan xtal 32,768 khz dengan ic 4060 + 4013. Lalu masalah muncul ketika sadar kalau jam itu bermodulo 12/24 sedangkan menit/detik bermodulo 60. Dan Google menjadi penyelamatku dengan memberikan arahan ke sebuah forum belanda yg menggunakan dioda sebagai deteksi dari angka-angka maksimum pada dial jam. Ayo kita mulai saja dengan pembahasan lebih mendalam.

1 Hz Clock Generator

Ic yang kita gunakan adalah CMOS 4060 (14 bit binary counter) yg sangat compact karena memiliki input langsung dari xtal. Kali ini yg kita gunakan adalah xtal yang umum dijumpai pada mesin jam baik jam dinding ataupun jam tangan. Frekuensi yg dimiliki oleh xtal ini adalah 32,768 khz.


Kenapa dipilih angka 32,768 khz ? perhatikan rumus dari ic counter 14 bit yg ditunjukkan dari gambar berikut:



Sehingga pada output Q14 ( pin 3 )akan membagi clock input (32,768 kHz) menjadi 2Hz. Masih kurang karena yg kita inginkan adalah pulsa 1Hz maka kita perlukan pembagi 2 bisa menggunakan D flip-flop (4013) atau IC yang umum dibahas di blog ini menggunakan pembagi 10 atau decade counter 4017, dengan melakukan reset ketika mencapai stage ke 3. Sebagai project awal untuk mendapatkan clock 1 Hz ikuti skematik berikut:


*) ralat ..ada yg salah dengan penempatan kaki no 6,7 dan 8 ...ingat 4013 hanya 14 kaki bukan 16
jadi kaki paling pojok kanan bawah adalah kaki 7, bukan 8 !


Alternatifnya menggunakan 4017 seperti gambar skematik dibawah ini :



Sesuai dengan karakteristik  dari xtal memerlukan load capacitor sebesar 18-30 pF. Dikarenakan keakuratan yg cukup kritikal maka dapat diberikan kapasitor variabel pada salah satu kaki xtal dan kemudian diputar-putar untuk mendapatkan keakuratan yg diinginginkan. Bagaimana mengetestnya? Jika ada frequency counter atau oscilloscop atau AVO meter yg agak mahal dengan fasilitas freq. counter , hubungkan dengan kaki 7 (Q4) dari 4060 dan pembacaan diharapkan berkisar 2048 Hz.

Hasilnya seperti pada video berikut ini:





Pencacah Modulo 60 dan 24 

IC Cmos 4026 yang dicascade akan menghasilkan susunan counter bermodulo pangkat 10 sehingga tidak cocok untuk jam yang bermodulo 60 (pada detik dan menit) serta bermodulo 12/24 pada Jam. Bagaimana mendeteksi kondisi ketika 7 segment mencapai 60 dan kembali reset ke 0 ? Perhatikan tabel 7 segment (puluhan saja , satuan diabaikan karena modulo 10)  berikut ini.


Secara kebetulan ( atau tidak ) kita diuntungkan dengan deteksi digit angka 6 yg memiliki kondisi segment yang berbeda dengan digit lainnya yaitu pada segment E-F-G. Jadi dengan memanfaatkan dioda saja sudah dapat memberikan reset pada IC 4026. Rangkaiannya seperti berikut:








Bagaimana dengan Modulo 24 ? kita akan mendeteksi di 2 tempat yaitu puluhan dan satuan. Kembali kita perhatikan tabel segmennya.





Bingung  ? jangan lahh.... lihat saja dibagian yang saya kasikan warna merah dan perubahan menjadi "NYALA" pada kedua segmen (puluhan di segmen G dan satuan di segmen F-G) akan mereset tepat saat angka 24. PIN reset dari 4026 akan aktif ketika mendapat LOGIKA 1 , saat sebelum digit 24 kondisi dari ketiga diode ini akan selalu memberikan tegangan 0 sehingga juga memberikan logika 0  terhadap pin RESET. Ketika semua dioda mendapatkan "NYALA" maka dioda akan menjadi "REVERSE BIAS" , sehingga tidak ada aliran arus ke dioda dan PIN RESET akan ter "pull up" oleh resistor 10k ke VCC dan menerima  logika "1". 



JAM 6 DIGIT FULL CMOS


Mari kita menuju ke perangkaian jam 6 DIGIT FULL CMOS. Karena kita menggunakan CMOS maka range tegangan supply yg digunakan cukup lebar berkisar 3-15 volt. Komponen yg digunakan cukup sedikit seperti gambar diatas akan tetapi diperlukan kabel jumper ke PCB atau Breadboard yg lumayan banyak. Skematik yg digunakan dan daftar komponennya seperti berikut ini . Klik pada gambar jika dirasa kurang jelas. 


****PERHATIAN**** 
Schematik ini tidak menunjukkan kaki Vcc dan Ground Untuk IC CMOS
Jadi Jangan Lupa !! Pada umumnya kaki Vcc ada di kanan atas, Ground di kiri bawah


***) update .... by request dari pembaca-pembaca yg baru newbie di dunia elektro

DAFTAR KOMPONEN :

IC :   
         - CMOS 4060  (1 buah)
         - CMOS 4013 atau 4017 (1 buah)
         - CMOS 4026  (6 buah)

Resistor : 

         - 10 Kilo ohm  ( 5 buah )
         - 470 Kilo ohm  ( 1 buah )
         - 1M ohm  - keatas , disesuaikan dengan yg ada ditoko ( 1 buah )

Capasitor :

         - 22 pico farad  (2 buah) , bisa menggunakan antara 22/33 pf
         -  Jika ingin akurasi , bisa mengganti 1 buah C 22pF dengan 
            Capasitor Variabel 30pF

Dioda  :
         - 1N4148 atau dioda umum 1N 4001 / 1N4002 ( 12 buah )

7 Segmen Kecil :  

  COMMON KATODA / -   (6 buah) ! INGAT JANGAN SAMPAI SALAH BELI !

Tombol :

         - Tactile switch  ( 2 buah )

XTAL :   32.768 kHz  (1 buah)


Bahan Pendukung :
         
          - Baterai 6 Volt / adaptor
          - Bread Board / Project Board / PCB lubang
          - Kabel Jumper
          - Solder dan timah (jika dirangkai diatas PCB lubang)




Hasilnya seperti pada video berikut ini :

TESTING





JAM BENERAN






Simple bukan ? Bagaimana jika menggunakan 7 segment yg besar? Pada umumnya 7 segment besar menggunakan mode common anoda dengan susunan kaki yg berbeda. 4026 memiliki output aktif high sedangkan 7 segmen common anoda membutuhkan aktif low sehingga untuk membalik logika bisa menggunakan transistor NPN atau lebih simplenya menggunakan IC ULN2003 seperti pada skematik berikut ini.



SELAMAT MENCOBA ...
Share:

66 komentar:

  1. hehehehehehe makasi bos... shering ilmu nya mntap bener...

    BalasHapus
  2. thx gan. akhirnya ide terwujud!!

    BalasHapus
  3. gan ic 4060nya berapa pin? 16 ato 14?

    BalasHapus
  4. Tutorial yang bagus dan bermanfaat, semoga ke depannya kita bisa menjalin kerjasama dengan TOA. terima kasih

    BalasHapus
  5. Gan, R1 = 2M2 bisa diganti sama 4M7 gak?

    BalasHapus
    Balasan
    1. Bisa aja...sebenere diatas 1M aja dah cukup

      Hapus
  6. Gan, kok waktu sy gunakan dioda untuk reset ic malah tidak berfungsi?
    Apa yang salah ya?

    BalasHapus
  7. bikin seperti ini biaya yang dibutuhkan kurleb berapa ya...?

    Wedding Photography Jakarta

    BalasHapus
  8. permisi master .
    jam nya sudah akurat kah,..

    terima kasih

    BalasHapus
  9. boleh minta file simulasinya?

    BalasHapus
  10. kebetulan saya mau bikin jam digital pake mikrokontroler n butuh pmbangkit clock 1hz buat input ke mikronya, ada yg mau saya tanya kang, kl ic 4017 diganti sama 4027 bisa gak ya?

    BalasHapus
  11. Untuk ic jk flip flop cmos 4027 bisa digunakan sebagai pembagi 2hz menjadi 1hz seperti di gambar berikut. www.eleccircuit.com/wp-content/uploads/2007/06/cd4027-divide-by-2-counter-circuit.jpg

    BalasHapus
  12. kang, saya barusan coba rangkaian yang paling atas, sy pake ic 4060 + 4013, tapi led nya nyala terus menerus, saya periksa lagi rangkaian nya tidak ada yg salah, tp waktu sy cek slh 1 R nya pake multimeter, trnyata R yg harusnya 2,2M cuma 22,6 ohm
    apa kemungkinan berarti masalahnya pada R tersebut ?

    BalasHapus
  13. Bisa dipastikan dulu gelang terakhir dari resistor...apakah warna hitem ato hijau..

    BalasHapus
  14. kang sy coba lagi sudah bisa, sy pake R yang 3,2M, tapi kedipan LED nya terlalu cepat, ga sama kayak yg di video diatas...jd ga akurat per detik, sy sudah coba mnggunakan kapasitor variabel, n kapasitor fix 30pf tp tetap tidak berubah,kira2 apa yang kurang ya kang?

    BalasHapus
  15. Xtal nya 32.768 khz udah bener? Dan itu output 2hz nya di kaki 3 dari ic 4060.... Mohon di cek lebih teliti

    BalasHapus
  16. ia kang xtallnya sy pake yg 32.768khz
    sudah bisa kang...td di rangkai ulang, persis dgn rangkaian skematik yg pertama, awalnya sy coba rangkai dgn rangkaian yg ada di foto pertama..
    terimakasih banyak kang buat rangkaian nya..masuk daftar pustaka nih :D

    BalasHapus
  17. Hahaha iya itu dulu salah rangkainya di breadboard, ternyata 4013 itu kakinya 14 . Dan karena kebiasaan pake ic 16 jadinya ngitung kaki masih kebiasaan kalo kaki bawah itu 8...tapi akhirnya diperbaiki di rangkaian jam dibawah-bawah

    BalasHapus
  18. Bahan yg dibutuhkan apa aja nihh gan?

    BalasHapus
  19. kang mau tanya lagi :D
    kalo ngambil pembangkit pulsa clock nya dari ic jam analog (ngmbil dari mesin jam dinding) pernah coba gak? sy pernah coba pake led bisa, tp pas sy masukin ke mikrokontroler malah ga masuk ke mikro signalnya

    BalasHapus
    Balasan
    1. Sebaiknya memanfaatkan fasilitas counter/timer yang sudah ada si microcontroller. Silahkan baca pembahasannya di bagian lain di blog

      Hapus
  20. mnatab gust,,,,bisa buat refrensi nih..... suwun gus

    BalasHapus
  21. Posting bagus dan mantab..... Monggo mampir blog saya ada tutorial membuat jam digital juga .... disini

    BalasHapus
  22. sumber tegangannya berapa ya? terima kasih

    BalasHapus
  23. ic cmos memiliki tegangan kerja yang besar, 3-15 volt. Tapi dikarenakan jam ini menggunakan 7 segment yg arus tiap segmen kecil, jadi disarankan maksimum 12 volt agar tidak merusak segmen

    BalasHapus
  24. kang, sy sudah coba menggunakan timer yg ada di mikrokontrolernya, saya bandingkan dengan jam analog, detiknya hanya sama 3 sampai 4 detik saja, detik pada mikrokontroler lebih lambat daripada jam analog. kemudian setelah beberapa detik baru sama lagi 3 sampai 4 detik,begitu seterusnya.kira-kira apa masalahnya ya kang? padahal saya sudah set di program menggunakan timer 1 detik dengan prescaler 256, sy coba dengan prescaler 1024 tetapi detiknya sangat labat

    mikrokontroler yg saya gunakan atmega8535 dengan crystal 8Mhz

    BalasHapus
  25. Kenapa yg saya pas mncoba rangkaian 60second diatas malah countingnya sampai 99 dan kmbali ke 0, mhon pncerahannya..

    BalasHapus
  26. Kenapa yg saya pas mncoba rangkaian 60second diatas malah countingnya sampai 99 dan kmbali ke 0, mhon pncerahannya..

    BalasHapus
  27. Diperhatikan lagi rangkaian dioda yg mereset 4026 saat counter 60 . agak ribet memang jadi kudu teliti

    BalasHapus
  28. Ok, boleh minta kontaknya kang?
    Ke email ini aja angga.bxm@gmail.com
    Makasih

    BalasHapus
  29. bang kalo misal kita bikin di pcb jadi langsung solder, bukan di project board gimana? abang punya schematicnya ga dalam bentuk altium atau eagle gitu? makasih bang

    BalasHapus
  30. nice blog. mengenang kembali ketika kuliah teknik digital. bikin jam digital dari 4511 4518 dengan reset 60" dgn nand gate. sampai sekarang saya masih koleksi ic 4060.. klo pakai 4040 berarti xtalnya di pasangkan dengan 4093 ya..

    BalasHapus
  31. saya mau tanya, saya sudah merakit seperti tutorial diatas, dan berhasil .... lalu saya mencoba untuk menggunakan 7 segmen besar Anoda (jam dan menit saja) seperti gambar diatas menggunakan uln2003a, pertanyaannya : kenapa pada bagian puluhan menit tidak mau reset ke 0 setelah 59 malah lanjut ke 60 sampai 99.... padahal kalau menggunakan 7 segmen kecil Katoda, berhasil... terima kasih sebelumnya...

    BalasHapus
  32. Penempatan dioda di input sebelum uln2003..jangan di 7 segmen, mungkin membantu

    BalasHapus
  33. Berhasil..... Mas YUDI, makasih banyak..bravo.....sangat berguna jam nya....udah lama pengen bikin jam digital IC yang ga pake bahasa pemrograman... sekali lagi.... terima kasih banyak....

    BalasHapus
  34. Uhuii sukses..kayaknya layak ditempel di blog ini foto jam nya mas fraser...bisa di upload ato di email mas, nanti saya tempel di sini

    BalasHapus
  35. oke mas yudi, siap....nanti saya upload....maklum separuhnya masih pake breadboard.....trims ya mas...

    BalasHapus
  36. mas Nyoman tolong list Bahan-Bahannya dong...

    BalasHapus
  37. bahan-bahan sudah saya update ...

    BalasHapus
  38. mas,, boleh minta shematic nya mas..??

    BalasHapus
  39. mas,, boleh minta shematic nya mas..??

    BalasHapus
  40. shematic ? SHEMALE ? SHEILA ?

    BalasHapus
  41. Nyimak pak. Rencana mo bikin juga

    BalasHapus
  42. Komentar ini telah dihapus oleh pengarang.

    BalasHapus
  43. gan kalau buat counter down ada gak

    BalasHapus
  44. untuk down counter versi cmos bisa menggunakan IC CD40110 ..masalahnya ada yg jual atau tidak di toko ...??

    BalasHapus
  45. mau tanya, untuk membuat ini resistor yg dipilih berapa watt ya??? terus fungsi watt dalam resistor itu apa??

    BalasHapus
  46. Resistor yg dipakai cukup 1/4 watt saja (lebih besar ga masalah tapi terlihat jelek di breadboard), karena fungsi resistor hanya sebagai pull up/down LOGIC yaitu R 10K , sedangkan R lain sebagai resistor oscilator xtal...

    FUNGSI dari nilai watt merupakan batas maksimum daya yg bisa dialami/diberikan terhadap resistor. Karena fungsi resistor adalah menahan arus maka kelebihan2 arus akan dibuang menjadi panas...untuk logic arusnya kecil saja jadi 1/4 watt cukup

    BalasHapus
  47. "Met malam mas Nyoman..mau tanya nich,kalo mau di beri battery back up,bagaimana caranya...ya.Soalnya ane buat udah jadi tapi pas listrik PLN padam,selalu setting ulang..tubeh@hotmail.com

    BalasHapus
    Balasan
    1. Baterai backup cukup ditambahkan sebelum input tegangan dc paralel input adaptor ...sebagai pengaman ditambahkan dioda 1N4002 atau dioda 1ampere . Jadi ketika adaptor nyala, maka tegangan yg mencatu adalah adaptor, baterai yg terbatasi dioda dan tegangannya lebih rendah akan stby. Ketika adaptor mati..otomatis rangkaian dicatu baterai ..tegangan baterai harus lebih kecil min 0.7 v dari tegangan adaptor

      Hapus
  48. untuk catuan baterai - pln otomatis silahkan baca di : http://www.aisi555.com/2014/01/trick-pada-mikrokontroler-saat-catuan.html

    BalasHapus
  49. makasih gan inspirasinya
    Awalnya saya bingung cara mereset 6 kembali 0 dengan 4026
    Bahkan saya malah berpikir pake 4017 lalu pake 4511 baru ke 7 segment biar bisa kembaliin 6 ke 0 karena saya pikir memang 4017 + 4511 benar bisa melakukan trik ini walaupun ga seefektif agan (pake 4026 dan trik reset pin 15)

    BalasHapus
  50. Saya sharing aja nih hasil pengalaman percobaan saya

    Saya coba rangkaian dari agan ke proteus lalu saya coba gagal (ga bisa reset ketika detik ke 60 dan jam ke 24)
    Akhirnya saya coba ganti dioda di skema agan dengan transistor kombinasi NPN dan PNP (seperti BC547 dan BC558) dan akhirnya berhasil (bisa mereset di detik 60 dan jam ke 24)

    Kalo ada yang punya proteus 8 boleh dicoba dibuka
    Ini saya rangkai sendiri ikutin rangkaian agan tapi diodanya saya ganti transistor
    Kalo ga punya proteus saya ada pdf nya

    Silahkan di download bagi yang penasaran

    https://drive.google.com/open?id=0B8FWpFPmEBbOczdGZTZUVE9XM2c

    Menurut agan bagaimana?

    Terima kasih

    BalasHapus
  51. Hmmm saya sarankan langsung di breadboard untuk melatih keterampilan ... Proteus hanya untuk..maaf ...dummies

    BalasHapus
  52. Maaf sebelumnya,, saya msh pemula dalam membuat layout,, adakah yang mau berbagi pdf/ dock layout jam digital diatas?? Mksh

    BalasHapus
  53. Komentar ini telah dihapus oleh pengarang.

    BalasHapus
  54. Halo bang Yudi,salam kenal bang !!
    Saya mau tanya ni bang !!
    Sebelum na saya udah buat jam digital seperti yg abang ajarin d'blog ini.hasil na sangat memuaskan,sukses !! Dan saya letakkan d'kamar tidur saya.
    Terus saya buat 1 lg untuk d'letakkan d'ruang tamu,menggunakan 2buah 7segmen kecil Katoda untuk menunjukan detik satuan + puluhan,dan 4buah 7segmen besar Anoda untuk menunjukan menit dan jam satuan + puluhan.saya menggunakan ic uln2003a dan skema seperti gambar yg ada d'atas ...
    Nah ... PERTANYAAN saya adalah !!
    Dimana kah posisi meletakan dioda 1N4148 ???
    Saya masih bingung alias pening karna saya kurang paham apa yg d'jelasin sama bang Yudi soal : penempatan dioda d'input sebelum ic uln2003a,jangan d'7segmen...
    Saya harap bang Yudi bisa membantu menyelesaikan masalah yg saya alami ini bang...
    Sebelum na saya sangat berterimakasih atas ilmu na yg sudah d'ajarkan bang Yudi kepada saya dan yg lain na.
    Tolong ya bang,saya tunggu bang jawaban na !!
    Trimakasih bang Yudi !!

    BalasHapus
  55. Halo bang Yudi,salam kenal bang !!
    Saya mau tanya ni bang !!
    Sebelum na saya udah buat jam digital seperti yg abang ajarin d'blog ini.hasil na sangat memuaskan,sukses !! Dan saya letakkan d'kamar tidur saya.
    Terus saya buat 1 lg untuk d'letakkan d'ruang tamu,menggunakan 2buah 7segmen kecil Katoda untuk menunjukan detik satuan + puluhan,dan 4buah 7segmen besar Anoda untuk menunjukan menit dan jam satuan + puluhan.saya menggunakan ic uln2003a dan skema seperti gambar yg ada d'atas ...
    Nah ... PERTANYAAN saya adalah !!
    Dimana kah posisi meletakan dioda 1N4148 ???
    Saya masih bingung alias pening karna saya kurang paham apa yg d'jelasin sama bang Yudi soal : penempatan dioda d'input sebelum ic uln2003a,jangan d'7segmen...
    Saya harap bang Yudi bisa membantu menyelesaikan masalah yg saya alami ini bang...
    Sebelum na saya sangat berterimakasih atas ilmu na yg sudah d'ajarkan bang Yudi kepada saya dan yg lain na.
    Tolong ya bang,saya tunggu bang jawaban na !!
    Trimakasih bang Yudi !!

    BalasHapus
  56. Ya dipasangnya sebelum input ke uln2003 ...jangan setelahnya...masih kurang paham ? scot jump 100x mungkin bisa membantu

    BalasHapus
  57. Eiittt . . . !!
    Ga jd scot jump na bang,coz saya dah beres smua alias finish,yeeeee !!!
    Sebenar na dr tgl 9 kmaren dah clear,cuma baru inget skarang mau bls koment na,hehehe !!
    Ok deh bang Yudi,atas ilmu dan perhatian na saya ucap kan trima kasih banyak bang ... !!!

    BalasHapus
    Balasan
    1. bravo ! upload video jamnya ya ke youtube atau email saya...saya tunggu

      Hapus
  58. Sorry bang,baru sempet bls
    Ok nanti saya kirim k'email abang

    BalasHapus

Kontak Langsung



12179018.png (60×60)
+628155737755

HP: 081331339072
Mail : ahocool@gmail.com

ANTI SPAM !



Blog Ini Mendukung Blogger Indonesia Yang Jujur dan Memberikan Informasi Sebenarnya, Bukan Menyampah Demi $Rp$ Yang Hanya Merendahkan Blogger Indonesia

Site View

Categories

555 (6) 7 segmen (3) adc (3) amplifier (1) analog (9) android (11) attiny (1) attiny2313 (16) blog (1) bluetooth (1) cmos (1) dasar (31) display (2) gcc (1) infrared (2) Input Output (3) jam (6) jualan (10) kereta api (1) keyboard (1) keypad (3) kios pulsa (2) kit (6) komponen (9) komputer (3) komunikasi (1) kontrol (2) lain-lain (8) lcd (2) led (9) led matrix (6) line tracer (1) lm35 (1) memory (1) metal detector (4) microcontroller (48) mikrokontroller (1) mikrotik (4) paket belajar (19) palang pintu otomatis (1) pcb (2) project (33) proyek (1) radio (3) remote (1) revisi (1) rfid (1) robot (1) rpm (2) rs232 (1) script break down (3) sdcard (3) sensor (1) sharing (2) sms (5) software (16) tachometer (2) telepon (7) televisi (16) transistor (1) troubleshoot (3) tulisan (34) tutorial (67) vu meter (1) vumeter (1) wav player (3) wayang (1) wifi (1)

Diskusi


kaskus
Forum Hobby Elektronika